信號分析基礎(第4版) 電子工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王永德，王軍 著

圖書標籤:

• 信號分析
• 信號處理
• 傅裏葉變換
• 係統分析
• 電路分析
• 通信原理
• 電子工程
• 高等教育
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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121206917

商品編碼：29669247000

包裝：平裝

齣版時間：2013-08-01

基本信息

書名：信號分析基礎(第4版)

定價：39.50元

作者：王永德,王軍

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2013-08-01

ISBN：9787121206917

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.381kg

編輯推薦

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內容提要

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　　本書為普通高等教育“十一五”*規劃教材。
　　本書主要從工程應用的角度討論*信號(*過程)的理論分析和實驗研究方法。全書共10章，內容包括：*信號兩種統計特性的描述方法，重點介紹數字特徵，如均值、方差、相關函數、相乾函數、功率譜密度、高價譜、譜相關理論和概率密度函數等的錶述和實驗測定(估計)方法；*信號通過綫性、非綫性係統統計特性的變化；在通信、雷達和其他電子係統中常見的一些典型*信號，如白噪聲、窄帶*過程、高斯*過程、馬爾可夫過程等；以及在通信、雷達與模式識彆係統中常用到的信號統計檢測理論的基礎知識。
　　全書是以連續時間*信號和離散時間*信號(*序列)兩條綫展開討論的，內容豐富、概念清楚、係統性強、理論聯係實際，反映瞭本學科的一些新進展。書中列舉瞭大量例題和MATLAB應用程序舉例。每章末附有大量的習題供練習。附錄中介紹瞭廣泛應用的統計試驗模擬方法，即濛特卡羅模擬。書末給齣瞭部分習題解答供參考。

目錄

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章概率論簡介
　1.1概率的基本概念
　1.2條件概率和統計獨立
　1.3概率分布函數
　1.4連續變量
　1.5變量的函數
　1.6統計平均
　1.7特徵函數
　習題
第2章信號概論
　2.1過程的概念及分類
　　2.1.1過程的概念
　　2.1.2過程的分類
　2.2過程的統計特性
　　2.2.1過程的數字特徵
　　2.2.2過程的特徵函數
　2.3序列及其統計特性
　習題
第3章平穩過程
　3.1平穩過程及其數字特徵
　　3.1.1平穩過程的基本概念
　　3.1.2各態曆經（遍曆）過程
　3.2平穩過程相關函數的性質
　　3.2.1平穩過程的自相關函數的性質
　　3.2.2平穩相依過程互相關函數的性質
　3.3平穩序列的自相關陣與協方差陣
　　3.1.1Toeplitz陣
　　3.3.2自相關陣的正則形式
　3.4過程統計特性的實驗研究方法
　　3.4.1均值估計
　　3.4.2方差與協方差估計
　　3.4.3自相關函數的估計
　　3.4.4密度函數估計
　3.5相關函數的計算舉例
　3.6復過程
　　3.6.1復變量
　　3.6.2復過程
　3.7高斯過程
　習題
第4章信號的功率譜密度
　4.1功率譜密度
　4.2功率譜密度與自相關函數之間的關係
　4.3功率譜密度的性質
　4.4互譜密度及其性質
　4.5白噪聲與白序列
　4.6復過程的功率譜密度
　4.7功率譜密度的計算舉例
　4.8過程的高階統計量簡介
　4.9譜相關的基本理論簡介
　習題
第5章信號通過綫性係統
　5.1綫性係統的基本性質
　　5.1.1一般綫性係統
　　5.1.2綫性時不變係統
　　5.1.3係統的穩定性與物理可實現的問題
　5.2信號通過綫性係統
　　5.2.1綫性係統輸齣的統計特性
　　5.2.2係統輸齣的功率譜密度
　　5.2.3多個過程之和通過綫性係統
　5.3白噪聲通過綫性係統
　　5.3.1噪聲帶寬
　　5.3.2白噪聲通過理想綫性係統
　　5.3.3白噪聲通過具有高斯頻率特性的綫性係統
　5.4綫性係統輸齣端過程的概率分布
　　5.4.1高斯過程通過綫性係統
　　5.4.2寬帶過程（非高斯）通過窄帶綫性係統
　5.5序列通過綫性係統
　　5.5.1自相關函數
　　5.5.2功率譜密度
　習題
第6章功率譜估值
　6.1功率譜估值的經典法
　　6.1.1兩種經典譜估值方法
　　6.1.2經典譜估值的改進
　　6.1.3譜估值的一些實際問題
　6.2基於信號模型的功率譜估計
　　6.2.1時間序列的有理傳輸函數模型
　　6.2.2自迴歸（AR）功率譜估計
　　6.2.3滑動平均（MA）功率譜估計
　　6.2.4ARMA PSD估值
　　6.2.5Pisarenko諧波分解
　習題
第7章窄帶過程
　7.1窄帶過程的一般概念
　7.2希爾伯特變換
　　7.2.1希爾伯特變換和解析信號的定義
　　7.2.2希爾伯特變換的性質
　7.3窄帶過程的性質
　　7.3.1窄帶過程的性質
　　7.3.2窄帶過程性質的證明
　7.4窄帶高斯過程的包絡和相位的概率分布
　　7.4.1窄帶高斯過程包絡和相位的一維概率分布
　　7.4.2窄帶高斯過程包絡平方的概率分布
　7.5餘弦信號與窄帶高斯過程之和的概率分布
　　7.5.1餘弦信號與窄帶高斯過程之和的包絡和相位的概率分布
　　7.5.2餘弦信號與窄帶高斯過程之和的包絡平方的概率分布
　習題
第8章信號通過非綫性係統
　8.1引言
　　8.1.1無記憶的非綫性係統
　　8.1.2無記憶的非綫性係統輸齣的概率分布
　8.2直接法
　8.3特徵函數法
　　8.3.1轉移函數的引入
　　8.3.2過程非綫性變換的特徵函數法
　　8.3.3普賴斯(Price)定理
　8.4非綫性係統的伏特拉(Voterra)級數
　　8.4.1伏特拉(Voterra)級數的導齣
　　8.4.2齊次非綫性係統
　　8.4.3多項式係統和Volterra係統
　8.5非綫性變換後信噪比的計算
　習題
第9章馬爾可夫過程
　9.1馬爾可夫過程
　　9.1.1馬爾可夫過程的定義及其分類
　　9.1.2馬爾可夫鏈
　　9.1.3k步轉移概率
　　9.1.4高斯馬爾可夫序列
　　9.1.5連續參數馬爾可夫過程
　9.2獨立增量過程
　9.3獨立過程
　習題
0章基於假設檢驗的信號檢測
　10.1假設檢驗
　　10.1.1大後驗概率準則與似然比檢驗
　　10.1.2貝葉斯準則
　　10.1.3小錯誤概率準則
　　10.1.4紐曼-皮爾孫準則
　10.2已知信號的檢測
　　10.2.1二元通信係統
　　10.2.3匹配濾波器
　習題
　部分習題解答
附錄A序列收斂的幾種定義
附錄B濛特卡羅模擬方法
　B.1在計算機上用濛特卡羅方法求圓周率
　B.2任意分布數的産生方法
參考文獻

作者介紹

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　　王永德,為四川大學電子信息學院教授,碩士生導師.中國信號處理學會理事.主編“*信號分析基礎”教材

文摘

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序言

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信號分析基礎（第4版） 電子工業齣版社——內容概覽 引言 本書是一部係統深入探討信號分析理論與實踐的著作，旨在為讀者提供紮實的信號處理基礎知識，並引導讀者掌握分析、處理和理解各種信號的方法。無論是電子信息、通信工程、自動控製、雷達、聲學，還是其他相關領域的學生、研究人員或工程師，本書都將是您學習和工作的寶貴參考。本書的第四版在前三版的基礎上，進行瞭內容的更新與完善，更加貼閤當前科學技術發展的脈搏，融入瞭更多現代信號分析的新技術和新理念。 第一部分：信號的基本概念與分類 在信號分析的宏大體係中，我們首先需要建立對“信號”這一核心概念的清晰認知。信號，本質上是承載信息的物理量，它能夠隨時間、空間或其他獨立變量的變化而變化，並能被感知、測量或利用。本書從最基礎的層麵齣發，詳細闡述瞭信號的定義、性質以及在不同領域的體現形式。 信號的定義與分類： 本部分將深入剖析信號的本質，揭示其作為信息載體的作用。我們將學習如何對信號進行分類，這是理解和處理不同類型信號的前提。主要分類維度包括： 按獨立變量分類： 區分一維信號（如音頻信號，時間是其唯一獨立變量）和多維信號（如醫學影像，空間坐標是其獨立變量）。 按取值範圍分類： 講解連續信號（其幅值在任意時刻都存在）與離散信號（其幅值隻在特定離散時刻纔有意義），以及它們之間的轉換關係，例如采樣。 按時間或空間特性分類： 介紹確定性信號（其數學錶達式已知，未來變化可預測）和隨機信號（其變化規律難以用精確數學模型描述，隻能通過統計方法分析）。 周期信號與非周期信號： 闡述周期性信號在時間上的重復性，以及非周期信號的特點，這對於理解信號的頻譜特性至關重要。 能量信號與功率信號： 定義和區分能量有限但功率無限的能量信號，以及能量無限但功率有限的功率信號，這在信號的能量與功率計算以及係統分析中有重要意義。 信號的數學錶示： 信號的精確描述離不開數學工具。本書將詳細介紹信號的各種數學錶示方法，包括： 時間域錶示： 如何用函數 $f(t)$ 或 $f[n]$ 來錶示連續時間信號和離散時間信號。 特殊信號： 重點介紹一些在信號分析中扮演重要角色的基本信號，如單位階躍信號、單位衝激信號（狄拉剋衝激）、矩形脈衝信號、指數信號、正弦信號和復指數信號。理解這些基本信號的性質和相互關係，是後續學習的基礎。 第二部分：信號的運算與變換 一旦我們對信號有瞭基本的認識，下一步便是掌握對信號進行處理和分析的關鍵技術。本部分將聚焦於信號的各種基本運算以及重要的信號變換方法，這些工具是實現信號濾波、壓縮、識彆等高級應用的前提。 信號的基本運算： 綫性運算： 介紹信號的加法、減法、乘法以及標量乘法，理解這些運算如何組閤和修改信號。 時間域的變換： 深入講解信號在時間軸上的平移（延遲與提前）、翻轉（時間反演）和尺度變換（壓縮與展寬）。這些變換對於理解綫性時不變（LTI）係統的響應至關重要。 捲積運算： 捲積是信號分析中最核心、最強大的運算之一。本書將係統闡述： 連續時間捲積： 詳細推導和講解連續時間信號的捲積積分，以及其在描述LTI係統輸齣中的作用。 離散時間捲積： 講解離散時間信號的捲積和，以及其在離散係統分析中的應用。 捲積性質： 討論捲積的交換律、結閤律、分配律等重要性質，以及其在係統分析中的簡化作用。 傅裏葉變換（FT）： 傅裏葉變換是連接時域與頻域的橋梁，是信號分析的靈魂。本部分將對其進行全麵介紹： 傅裏葉級數（FS）： 針對周期信號，引入傅裏葉級數，將其分解為一係列正弦和餘弦（或復指數）分量的疊加，從而揭示信號的周期性頻譜特性。 傅裏葉變換（FT）： 將傅裏葉級數推廣到非周期信號，引入傅裏葉變換，將其錶示為一係列頻率分量的連續譜，從而揭示信號的非周期頻譜特性。 傅裏葉變換的性質： 詳細講解傅裏葉變換的綫性性、時移性、頻率展寬性、對稱性、捲積性質、微分性質等，這些性質極大地簡化瞭信號和係統的分析。 傅裏葉變換的應用： 闡述傅裏葉變換在頻譜分析、濾波設計、調製解調等實際問題中的應用。 拉普拉斯變換（LT）： 拉普拉斯變換是傅裏葉變換的推廣，尤其適用於分析非周期信號和係統，特彆是包含指數衰減或增長的信號。 單邊拉普拉斯變換和雙邊拉普拉斯變換： 介紹兩種形式的拉普拉斯變換，以及它們的適用範圍。 收斂域（ROC）： 強調收斂域的重要性，它決定瞭變換的唯一性以及係統的穩定性。 拉普拉斯變換的性質： 講解與傅裏葉變換類似的性質，以及其在係統分析中的優勢，例如利用微分方程轉化為代數方程。 係統函數： 引入係統函數的概念，即輸齣信號的拉普拉斯變換與輸入信號的拉普拉斯變換之比，這是分析LTI係統動態特性的關鍵。 Z變換（Z-Transform）： Z變換是離散時間信號分析的有力工具，是拉普拉斯變換在離散係統中的對應。 Z變換的定義與性質： 介紹Z變換的定義，以及其在時移、乘法、捲積等方麵的性質。 收斂域（ROC）： 講解Z變換收斂域的意義，以及它對係統穩定性和因果性的判斷。 逆Z變換： 介紹如何通過留數定理或其他方法求逆Z變換，將頻域錶示轉換迴時域。 離散係統函數： 引入離散係統的係統函數，並利用其分析係統的穩定性、頻率響應等。 第三部分：隨機信號分析 在現實世界中，許多信號並非完全確定，而是帶有隨機性，例如通信信道中的噪聲、傳感器采集的測量數據等。對這些隨機信號進行分析，需要藉助概率論和數理統計的工具。 隨機變量與隨機過程： 隨機變量： 介紹離散型和連續型隨機變量的概率分布、概率密度函數、纍積分布函數等基本概念。 隨機過程： 將隨機變量的概念推廣到隨時間變化的隨機過程，介紹其統計特性的描述方法，如均值、方差、自相關函數、互相關函數等。 隨機信號的統計特性： 平穩性： 重點介紹寬平穩（WSS）和嚴平穩（S​​SS）的概念，以及它們在隨機信號分析中的重要性。 自相關函數與互相關函數： 深入講解這兩個函數如何刻畫隨機信號的統計依賴性，以及它們與信號譜的關係。 功率譜密度（PSD）： 介紹功率譜密度如何錶示隨機信號在不同頻率上的功率分布，以及它與自相關函數的傅裏葉變換關係（維納-辛欽定理）。 隨機信號通過綫性係統： 分析隨機信號經過LTI係統後的輸齣統計特性，特彆是輸齣信號的自相關函數和功率譜密度。 第四部分：數字信號處理基礎 隨著數字技術的發展，數字信號處理（DSP）已成為信號分析的主流。本部分將介紹數字信號處理的基本概念和核心技術，為讀者理解數字濾波器、離散傅裏葉變換等打下基礎。 采樣理論（奈奎斯特-香農采樣定理）： 詳細闡述連續信號離散化的前提條件，即采樣頻率必須大於信號最高頻率的兩倍，以避免混疊。 離散傅裏葉變換（DFT）： 介紹DFT的定義，它是對有限長離散信號進行傅裏葉分析的工具。 快速傅裏葉變換（FFT）： 講解FFT作為一種高效計算DFT的算法，極大地推動瞭數字信號處理的發展。 數字濾波器： FIR濾波器與IIR濾波器： 介紹兩種主要類型的數字濾波器，以及它們的設計原理和特點。 濾波器設計方法： 簡要介紹幾種常見的數字濾波器設計方法，如窗函數法、頻率采樣法、雙綫性變換法等。 第五部分：現代信號分析技術簡介 在掌握瞭基礎信號分析方法後，本書還將為讀者介紹一些更前沿、更先進的信號分析技術，以拓寬讀者的視野，並為進一步深入研究提供方嚮。 小波變換（Wavelet Transform）： 介紹小波變換如何提供時間和頻率的局部化分析，以及其在信號去噪、特徵提取等方麵的應用。 譜估計方法： 簡要介紹一些現代譜估計方法，如參數化譜估計、高分辨率譜估計等，用於更精確地估計信號的功率譜密度。 信號壓縮與復原： 介紹基於稀疏錶示的信號壓縮與復原技術，例如壓縮感知。 結論 《信號分析基礎（第4版）》以其嚴謹的理論體係、清晰的邏輯結構和豐富的實例，為讀者構建瞭一個全麵而深入的信號分析知識框架。本書不僅傳授瞭分析信號的基本工具和方法，更引導讀者理解信號的內在規律，並將其應用於解決實際工程問題。通過學習本書，您將能夠更有效地理解和處理各種復雜的信號，從而在您的專業領域取得更大的成就。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的深入之處感到非常驚艷，特彆是它在處理一些經典但容易被簡化的問題時所展現齣的深度和嚴謹性。比如，在討論隨機信號分析時，它沒有停留在簡單的平穩性定義上，而是深入探討瞭廣義平穩過程的性質，並且在功率譜密度的估計方法上，詳細對比瞭經典周期圖法和現代譜估計方法（如多窗法和最大熵譜估計）的優缺點，甚至給齣瞭它們在有限數據長度下的局限性分析。這一點對於需要進行實際數據分析的讀者來說至關重要，因為理論上的完美模型在實際工程中往往無法實現。書中對綫性時不變係統的分析，也采用瞭多角度的闡述，不僅有復平麵上的極點零點分析，還結閤瞭頻域響應的圖形化解釋，使得讀者能夠直觀地感受到係統特性是如何由其傳遞函數決定的。書中的例題設計也十分巧妙，它們往往不是孤立的計算題，而是相互關聯、層層遞進的，做完一組例題，往往能對一個核心概念形成一個完整的認知閉環。總的來說，這本書的深度遠遠超齣瞭“基礎”二字的簡單承諾，更像是一部兼具教材的係統性和參考書的詳盡性的力作。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計著實吸引人，那種沉穩的藍色調配閤著清晰的字體排版，一下子就給人一種專業可靠的感覺。我當初選這本書，就是衝著它“基礎”二字去的，畢竟在這個領域裏，地基打得不牢，上層建築再花哨也是空中樓閣。拿到手裏掂瞭掂，分量十足，翻開目錄，章節的劃分邏輯性很強，從最基本的傅裏葉級數講起，逐步過渡到傅裏葉變換，再到Z變換和拉普拉斯變換，每一步的銜接都像是精心編排的樂章，自然而流暢。尤其是關於離散信號處理的部分，作者似乎特彆注意到瞭初學者在理解采樣定理和量化誤差時的睏惑點，用瞭很多生動的類比和圖示來解釋抽象的數學概念。我記得有一章講捲積運算，我之前在彆的教材裏總是搞不明白那個“翻轉和平移”的過程，但這本書裏通過一個非常貼近實際應用的例子——比如一個聲波通過一個濾波器——把這個過程可視化瞭，一下子豁然開朗。它不是那種隻堆砌公式的教科書，而是努力在搭建一座知識的橋梁，讓讀者能夠平穩地從直覺理解跨越到數學推導。對於那些想係統性地打好信號處理理論基礎的工程師或學生來說，這本書無疑是一個非常紮實的起點，讓人有信心去啃下後續更復雜的教材。

評分☆☆☆☆☆

從教學法的角度來看，這本書的結構設計非常精妙，它完美地平衡瞭“廣度”與“深度”的取捨，這在同類教材中是難得的。它並沒有試圖用一本書涵蓋所有的高深技術，而是非常清晰地確立瞭“基礎”的範疇，並在該範疇內做到瞭極緻的精深。例如，在介紹傅裏葉變換時，它不僅提供瞭積分形式，還用瞭大量的篇幅去論證離散傅裏葉變換（DFT）的推導過程和其與快速傅裏葉變換（FFT）算法之間的內在聯係，但對於FFT的具體實現細節，它隻是點到為止，引導讀者去查閱更專業的算法書籍，這種界限的清晰劃分，避免瞭內容過度臃腫。此外，作者在每一章末尾設置的“思考與討論”環節，其質量遠高於普通教材的習題，這些問題往往需要綜閤運用本章及前麵章節的知識點，引導讀者進行批判性思考，而非機械套用公式。這種引導式的學習路徑，有效地培養瞭讀者獨立分析和解決問題的能力，而不是簡單地復製書本上的解題步驟。

評分☆☆☆☆☆

我發現這本書在理論聯係實際方麵做得非常到位，它不是一本“象牙塔”裏的理論聖經，而是時刻提醒讀者信號分析的最終目的是解決工程問題。書中穿插瞭不少與實際應用相關的討論，比如在講解濾波器設計時，它沒有止步於理想的巴特沃斯或切比雪夫響應，而是緊接著分析瞭實際有限精度數字濾波器可能帶來的量化噪聲問題，以及如何通過增加字長或使用更魯棒的算法來緩解這些影響。另外，在介紹譜分析時，它特意闢瞭一個小節討論瞭雷達信號處理和通信係統中常見的調製解調信號的頻譜特徵，這使得抽象的數學工具立刻有瞭清晰的“用武之地”。這種做法極大地激發瞭我的學習興趣，因為我不再是單純地在解題，而是在學習一種解決實際挑戰的思維框架。對於那些對理論感到枯燥的學習者來說，這本書就像是一位經驗豐富的導師，總能在關鍵時刻告訴你“為什麼學這個”，讓知識的學習目標始終保持在應用層麵，避免瞭陷入純粹的數學泥潭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和裝幀質量簡直可以拿來做行業標杆瞭。電子工業齣版社的齣品一嚮可靠，但這一次的用心程度尤其值得稱贊。紙張的質感很好，即使長時間閱讀也不會讓人覺得眼睛疲勞，油墨的印刷非常清晰，即便是那些密密麻麻的希臘字母和上下標，也分毫不差。更重要的是，書中的圖錶繪製水平極高。很多教材中的圖錶要麼過於簡陋，要麼色彩混亂，讓人分不清主次。而這本書裏的波形圖、幅度譜、相位譜等，綫條乾淨利落，圖例標注精確到位，必要的彩色高亮被用在關鍵的區分點上，比如區分實部和虛部，或者區分不同時間尺度的信號。這種對細節的極緻追求，極大地提升瞭閱讀體驗，讓復雜的內容也變得易於消化。我個人尤其欣賞它在關鍵公式旁留齣的空白區域，這簡直是為我們這些喜歡在書本上做批注、推導、或者畫輔助草圖的讀者準備的“思考區”，體現瞭齣版方對實際學習場景的深刻理解，而不是僅僅把書本當作一個信息載體。